基于TRIZ理论对光伏电池优化铺设模型的研究

TRIZ理论的基础是工程知识和科学知识,TRIZ追求优化合理、以小胜多或新奇创意。而当今社会,主要提倡的是低碳环保,太阳能的应用就成为研究热点。基于分割原来、拆分原来、组合原理等TRIZ理论,制订小屋外表面光伏电池的铺设方案,结合规划理论建立多目标规划模型,应用MATLAB软件计算出使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大,而单位发电量的费用尽可能少的最佳方案。

太阳能小屋屋顶的设计与优化

在贴附安装方式下,通过分析和评价,选择屋顶来研究光伏电池的优化铺设.通过建立模型,从各类电池中得出A_3,B_2,C_1型号的电池为相对最优选择,并求各类电池所需要的数量,进而结合所需要的成本建立剩余价值模型,选出最优电池、最优逆变器、最优铺设方式以及经济效益.

太阳能小屋的设计与优化

根据2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛B题给出的附件数据信息,研究了太阳能小屋的设计问题。在选择架空方式在屋顶安装光伏电池时,通过建立关于倾斜面上辐射量与倾斜角之间的数学模型,在问题1的基础上,利用VC++6.0计算出太阳高度角和倾斜角,给出光伏电池的最佳倾角,选出光伏电池的最优铺设方式,并计算了小屋光伏电池35年寿命期内的发电总量、经济效益及投资的回收年限。

初始孔压非均布下一维地基砂垫层优化研究

针对吹填土地基水平排水砂垫层铺设深度优化问题,建立了初始孔压非均布下含砂垫层地基的一维固结模型,利用有限Fourier正弦变换法得出了超静孔压和地基整体平均固结度的解答并通过退化验证了解答的正确性。采用二分法分析了砂垫层的最优铺设深度随时间的演化规律,给出了砂垫层最优铺设深度与时间的关系图。研究表明:在固结初期,砂垫层宜放置在土中初始超静孔压较大的位置;在固结后期,砂垫层的最优设置深度为土体厚度的2/3(单面排水)或者1/2(双面排水)的位置。以预压地基平均固结度达到90%所需时间最短为例,当初始孔压倒三角形、正三角形与梯形分布时,单面排水条件下,应分别在0.52、0.72、0.62倍地基土深度处设置砂垫层;双面排水条件下,应分别在0.42、0.58、0.46倍地基土深度处设置砂垫层。最后通过算例分析了当地基土中砂垫层采用最优铺设深度时,与在中间位置铺设砂垫层、不设砂垫层的情况分别进行对比,当时间因子取0.09时,地基土平均固结度分别提高6%和54%。

基于BIPV系统的太阳能小屋设计

本文在光伏建筑一体化系统(BIPV系统)的基础上研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设问题。光伏组件的安装设计对建筑项目全年寿命周期各阶段的发电量与经济效益的指标有重要影响。对于问题1,在小屋外表面铺设电池分组阵列时我们从使小屋的全年光伏电池发电总量最大化而单位发电量费用最小化出发。对于问题2,在考虑电池板的朝向与倾角对光伏电池工作效率的影响的情况下,确定方阵的最优倾角是光伏发电系统优化中必不可少的重要环节和先决条件。通过Matlab软件建立倾斜放置的光伏电池板表面接收太阳辐射能模型,计算得到光伏板上的辐射能,推导出光伏电池板的最佳倾角,并同时建立基于光伏电池板安装的最佳倾角模型。对于问题3,根据附件7给出的小屋建筑要求,用机械制图软件UG绘制出小屋的外形图。根据问题1,2的铺设方案,并采用自动跟踪式独立光伏电池,对所建小屋进行光伏组件的优化铺设。